在IT面试中,高并发和底层原理是常见的考察热点,特别是对于Java开发者而言。面试官通常会询问关于Java内存模型(JMM)、volatile关键字、单例模式的双重检查锁定(DCL)、以及并发控制机制如`compareAndSet`(CAS)的问题。以下是对这些知识点的详细解析: 1. **Volatile关键字**:Java中的`volatile`关键字是一种轻量级的同步机制,用于解决多线程环境下的数据可见性问题。它的三大特性包括: - 可见性:保证了对volatile变量的修改立即对其他线程可见,消除指令重排序带来的不确定性。 - 不保证原子性:`volatile`并不保证读写操作的原子性,需要配合其他同步机制(如`synchronized`)来实现。 - 禁止指令重排:在多核处理器上,`volatile`能防止编译器和CPU缓存优化导致的数据不一致。 2. **Java内存模型(JMM)**:JMM是Java虚拟机对内存访问的规定,确保线程间的内存可见性和有序性。JMM要求: - 可见性:当一个线程修改了共享变量后,其他线程立即看到改变。 - 原子性:共享变量的读写操作被视为不可分割的操作,不会被重排序。 - 有序性:编译器和硬件不能随意重排指令,确保操作的相对顺序。 3. **单例模式的DCL实现**:在多线程环境下,单例模式的DCL(双重检查锁定)使用volatile关键字来避免指令重排序导致的线程安全问题。通过双重检查,只有在实例化对象时才获取锁,提高了效率。然而,若未加volatile,可能会因为指令重排导致线程不安全。 4. **`CAS`机制**:`compareAndSwap`(CAS)是一种乐观锁技术,用于原子地更新共享变量。它工作原理是尝试将期望的值与目标位置的值进行比较,如果相等则替换为新值。CAS底层使用自旋锁和`Unsafe`类实现,但也存在缺点,如循环时间长、仅保证单个共享变量的原子性和可能出现的ABA问题。 5. **ABA问题**:ABA问题是CAS的潜在问题,指的是在更新过程中,对象的值先变回A,再变回B,这时CAS可能认为没发生变化。解决ABA问题的方法是引入版本号(如时间戳),只有当版本号增加时才允许修改。 6. **并发集合的不安全问题**:如`ArrayList`的`add`方法不提供线程安全,可能导致`ConcurrentModificationException`。面试时,可能会要求你编写一个不安全的案例,并演示如何处理异常,例如通过记录迭代器或使用`Collections.synchronizedList()`进行同步。 7. **解决`ConcurrentModificationException`**:当多线程并发修改集合时,应确保操作的原子性。对于`ArrayList`,可以通过记录迭代器或者使用线程安全的集合(如`CopyOnWriteArrayList`)来避免这个问题。 面试中关于高并发的题目通常会围绕内存模型、并发控制机制、同步策略以及如何处理并发问题的场景展开,要求候选人对Java并发编程有深入理解并能够灵活运用。
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